湖南省某县城污水处理厂提标改造项目工艺设计

湖南省某县城污水处理厂提标改造项目工艺设计

邱迅杨帆陈小龙

中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙410021

摘要：介绍了湖南省某县城污水处理厂提标改造项目的工艺方案设计思路，在此思路下，对改造现有处理构筑物和新建处理构筑物两种建设方案进行了技术经济比较，最终确定了投资性价比高、施工简便、符合业主工期要求和运行稳定可靠的工艺设计。

关键词：污水处理厂；工艺设计；建设方案

随着社会的发展和人民生活水平的提高，对环境保护的要求越来越高，根据《湖南省2014—2016年“两供两治”设施建设实施方案》（湘政办发[2014]75号），县以上城镇新建扩建污水处理厂执行一级A及以上标准。该文件要求到2016年年底，对重点水域和其他有条件地区已建的县以上城镇污水处理厂进行升级改造，进一步提高对主要污染物的削减能力，使其排放标准达到一级A及以上。《湖南省人民政府关于印发《湖南省贯彻落实〈水污染防治行动计划〉实施方案（2016-2020年）》的通知》（湘政发[2015]53号）要求加快城镇污水处理设施建设与改造。重要水源地、城市内湖、景观水系、水环境敏感区域等重点水域的城镇污水处理设施要于2017年底前全面达到一级A排放标准。

该县城污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准，根据上述要求，出水水质已不能满足现行政策要求，需进行提标改造。

1工程概况

该县城污水处理厂2009年正式投产运行，处理规模为2.5×104m3/d（旱流），5×104m3/d（合流），主体采用“粗格栅及提升泵房+细格栅及旋流沉砂池+DEST池+二沉池+接触消毒池（二氧化氯消毒）”处理工艺。污水来源主要为生活污水，设计进水水质：CODCr=300mg/L、BOD5=150mg/L、SS=220mg/L、TN=30mg/L、TP=3.3mg/L，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准。DEST池分两组，每组由缺氧池、厌氧池和好氧池组成，总水力停留时间10.32h。

DEST工艺，即微动力生物膜法，是在A2/O工艺的基础上开发出的一种新颖城市污水处理净化系统，属于生物膜法的一种。DEST工艺是厌氧过滤、一级好氧生化处理工艺的简称，是一种以缺氧、厌氧为主，好氧为辅的高效低耗的处理工艺。其缺点为：a、填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高，生物膜数量多，反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化来任意地调整生物膜数量与装置效能。b、生物膜数量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。因此，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。c、大量产生后生动物（如轮虫类）。若生物膜瞬时大块脱落，则会影响处理水水质。

提标改造完成后总规模达到4.0×104m3/d（旱流）、6.0×104m3/d（合流），出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准排放。

2工艺方案设计思路

2.1设计进水水质分析

为了达到提标改造的目的，首先需对该污水处理厂现状进水水质进行分析，方案设计采用概率分析法，取出现率为90%的污染物浓度为基准进行取值。考虑现有纳污范围内部分为合流制管网，并且地下水较丰富，会导致进水水质偏低。同时考虑城区污水管网的不断完善，县城逐渐实现雨污分流，污染物浓度会有所上升，重新确定该项目设计进水水质为：CODCr=250mg/L、BOD5=120mg/L、SS=150mg/L、TN=30mg/L、TP=3.0mg/L。

BOD5/CODCr是衡量污水可生化性的最简单、最常用的指标。一般情况下，BOD5/CODCr值越大，说明污水可生物处理性越好。一般认为BOD5/CODCr=0.3～0.45可生化性较好，可采用生物处理方法处理；BOD5/CODCr=0.25～0.3生化性一般；BOD5/CODCr＜0.20不易生化。该项目设计进水BOD5/CODCr=0.48，可生化性较好，适宜采用生物处理方法。

BOD5/TN是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，生物脱氮是缺氧阶段反硝化菌利用在好氧阶段产生的，由混合液回流带入的硝酸盐作为最终电子受体，氧化进水中的有机物，同时自身被还原为氮气从水中逸出，达到生物脱氮的过程。生物脱氮系统主要利用污水中的碳源作为反硝化的氢供体，一般认为BOD5/TN比值越大，反硝化进行得越顺利，满足较完全的反硝化要求BOD5/TN宜≥4。该项目设计进水BOD5/TN=4，满足脱氮的需求。

BOD5/TP是鉴别能否采用生物除磷的主要指标，生物除磷是活性污泥中的兼性和好氧聚磷菌在厌氧条件下消耗细胞内贮存的聚磷产生能量，用于维持生命和吸收来自进水的溶解性有机物，把有机物转化为聚β羟丁酸（PHB）贮存起来，随着聚磷的分解，进行磷的释放，进入好氧阶段后，聚磷菌群体降解体内的PHB产生能量，大量吸收液相中的磷，转化为聚磷，进入污泥细胞，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排除，达到除磷的目的。进水中BOD5是作为营养物供磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否达到除磷效果的重要指标，一般认为BOD5/TP＞20时，除磷效果较好。该项目设计进水BOD5/TP=48，可采用生物除磷工艺。

2.2工艺方案设计思路

该项目为扩建提标改造工程，应在确保现有工程不停产或尽量少停产的情况下进行项目的建设。该设计结合以上实际情况，整体考虑，对污水厂污水处理工艺按加强预处理、强化生化处理、增加深度处理的总体思路考虑。

该项目现有已建粗、细格栅和沉砂池处理构筑物，去除污水中细布条、砂等较大的杂物。通过改造现有或新建生化处理系统，满足污水脱氮除磷和去除有机物的目的。二污处理后的污水很难达到一级A的排放标准，需要在其后增加深度处理，深度处理的目的是进一步去除污水中经二级处理后剩余的污染物质，二级处理出水中污染物质为有机物和无机物的混合体，有机物包括细菌、病菌、藻类及原始生物等，工艺的选择取决于二级处理出水的水质和所需达到的水质标准。

3建设方案比选

3.1生化处理建设方案比选

参考国内已运行污水厂的经验，该项目生化处理采用A2/O处理工艺，根据项目实际情况，其生化处理系统有两种建设方案：方案一为新建1座A2/O生物池，一期DEST池不做改造；方案二为新建1座厌氧缺氧池，将一期DEST池改造为好氧池。方案一项目占地较大，投资较高，但是避免了一期DEST池填料和污泥清理工程量，同时避免了一期DEST池改造困难的问题，施工难度小，工期短。方案二项目占地较小，投资较低，但是需要清理DEST池填料和污泥，施工难度大，工期长。

考虑到该项目建设工期较紧，项目用地较富裕等实际情况，推荐采用方案一为其建设方案。

3.2深度处理建设方案比选

在深度处理工艺的选择中需考虑形成CODCr、BOD5、SS和TP的颗粒状和胶体状杂质以及NH3-N、TN。

目前城市污水深度处理的工艺途径列出如下：

（1）二级出水－直接过滤－消毒

（2）二级出水－微絮凝过滤－消毒

（3）二级出水－絮凝沉淀（或澄清）－过滤－消毒

直接过滤工艺简单，过滤周期长，运行费用低，适用于夏季二级出水水质较好时的深度处理，但总体去除效率不如微絮凝过滤及混凝沉淀过滤工艺，尤其是冬季出水不能稳定达标。

单就过滤而言，微絮凝过滤工艺的过滤效率为三者之首，能做到全年提供合格的处理水，但是滤池水头损失增长较快，反冲洗周期较短。国内近年来建设的一些工程实践表明，当系统生物除磷效果较差，化学除磷投药量较高时，采用微絮凝过滤或不设沉淀池的滤池反冲洗周期最短可能仅3～5h，不利于滤池的运行管理。

混凝沉淀过滤由于增加了沉淀池或澄清池，可以去除二级处理出水大部分污染物，特别是对于需辅以化学除磷的工艺，可减轻滤池的负担，延长过滤周期，即使冬天进水水质较差时，滤池也能够正常运行。因此，增加沉淀池对保障滤池出水和延长滤池冲洗周期是有好处的。对于混凝沉淀（澄清）过滤法，流程较长，工程所需投资较多，但系统缓冲能力强，因此对进水的水质、水量变化具有较强的适应能力。为保证出水稳定达标，现阶段推荐采用目前被广泛认同，且应用较为广泛的混合沉淀过滤全流程工艺。该项目推荐采用“絮凝沉淀（或澄清）+过滤”[1]的深度处理工艺。

4工艺设计

经上述论述，该项目工艺设计流程为“粗格栅及提升泵房+细格栅及旋流沉砂池+A2/O池+二沉池+高效沉淀池+深床滤池+二氧化氯消毒”，经处理后出水达到一级A排放标准。

5结束语

该项目设计充分考虑了现有污水水质、现有工艺流程、项目投资、项目用地和建设工期，工艺方案设计思路复核该项目实际情况和国内现有的主流思想，同时建设方案考虑项目投资、项目用地和建设工期的控制，较好的解决了该项目的一些实际难题，确保了该项目按期建设，切实保障了县城的生态环境。

参考文献：

[1]张敏东，孔令为，梅松武.浙江省污水处理厂二次提标现状与技术工艺研究[J].环境与可持续发展，2018.